一种锅炉声波测温系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107870046A(43)申请公布日2018.04.03(21)申请号201610852212.1(22)申请日2016.09.26(71)申请人中国石化扬子石油化工有限公司地址210048江苏省南京市六合区大厂新华路777号申请人中国石油化工股份有限公司(72)发明人赵东晓(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人高玲玲(51)Int.Cl.G01K11/22(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种锅炉声波测温系统和方法(57)摘要本发明公开了一种准确的测试锅炉内的温度的锅炉声波测温系统和方法，声波测温系统，包括：工控机、功率放大器、声波发射器和声波接收器，工控机内设置数据采集卡、信号发生卡和处理机，主要利用PCI插槽插相接，声波发射器布置于炉墙观火孔处，声波接收器接收布置在另几面炉强上。本发明可以选择最优的声波测温信号，降低背景噪声频段对声波测温信号的干扰，进而更加准确的测量出声波测温信号飞渡时间，从而得到准确的测试锅炉内的温度。CN107870046ACN107870046A权利要求书1/2页1.一种锅炉声波测温系统，其特征在于包括：工控机、功率放大器、声波发射器和声波接收器；所述工控机用于设置测温系统的控制程序参数，分析选择最优声波测温信号，产生声波测温信号，并计算出锅炉内温度；所述功率放大器用于将声波测温信号进行放大；所述声波发射器用于发出放大后的声波测温信号；所述声波接收器用于采集锅炉背景噪声和经过锅炉返回的声波测温信号；所述处理机用于根据采集的锅炉背景噪声分析选择最优声波测温信号，并根据经过锅炉发回的声波测温信号的飞渡时间，计算出锅炉内温度。2.根据权利要求1所述的声波测温系统，其特征在于：所述工控机内设有数据采集卡、信号发生卡和处理机；所述数据采集卡用于设置测温系统的控制程序参数；所述信号发生卡用于产生声波测温信号；所述处理机用于根据采集的锅炉背景噪声分析选择最优声波测温信号，并根据经过锅炉发回的声波测温信号的飞渡时间，计算出锅炉内温度。3.一种锅炉声波测温方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、设置声波测温系统的控制程序参数，启动声波测温系统；步骤2、采集锅炉背景噪声；步骤3、选择最优声波测温信号；步骤4、产生所述声波测温信号，所述声波测温信号经功率放大后发射到锅炉，经锅炉返回后采集分析得出所述声波测温信号的飞渡时间；步骤5、根据所述声波测温信号的飞渡时间，计算出锅炉内温度。4.根据权利要求2所述的锅炉声波测温方法，其特征在于：所述步骤3选择最优声波测温信号采用包括以下步骤：步骤3.1、检测锅炉背景噪声，得到锅炉背景噪声数据，对锅炉背景噪声数据进行声学分析，得到声压幅值-频谱图，其中声压幅值采用负数形式表示幅值大小；步骤3.2、在所述声压幅值-频谱图中寻找最大声压幅值并将该最大声压幅值的1.5～2倍值对应频率定义为临界频率，定义小于临界频率的频率范围为锅炉背景噪声的主要噪声频段，定义大于临界频率的频率范围为锅炉背景噪声的次要噪声频段；步骤3.3、判断次要噪声频段中是否存在声压幅值在α以上的突发噪声；步骤3.4、当次要噪声频段对应的声压幅值大于α时，则判定次要噪声频段中存在突发噪声并定义所述突发噪声对应的频段为突发噪声频段，在所述突发噪声频段对应的声压幅值中寻找最大声压幅值，并将该最大声压幅值对应频率定义为寻优起始频率，将所述寻优起始频率作为寻优频率范围的起始值，将所述寻优起始频率与所述临界频率的和值作为寻优频率范围的终止值，执行步骤六；步骤3.5、当次要噪声频段对应的声压幅值小于α时，则判定次要噪声频段中不存在所述突发噪声，将500～1000Hz的频率区间作为寻优频率范围，执行步骤六；步骤3.6、利用粒子群寻优算法在所述寻优频率范围对应的声压幅值中寻找最低声压幅值并将该最低声压幅值对应频率作为声波测温信号的起始频率，以临界频率值的4～5倍2CN107870046A权利要求书2/2页值作为所述声波测温信号的频宽。5.根据权利要求4所述的锅炉声波测温方法，其特征在于：所述步骤3.4中α为-60～-100dB。6.根据权利要求4所述的锅炉声波测温方法，其特征在于：所述步骤3.1中的锅炉背景噪声包括燃烧噪声和流体动力噪声。3CN107870046A说明书1/4页一种锅炉声波测温系统和方法技术领域[0001]本发明属于声学测温领域，尤其涉及一种锅炉声波测温系统和方法。背景技术[0002]在大型火力发电厂的燃煤锅炉中，温度场的分布是确定设备状态的重要参数之一，因此炉内火焰温度场的分布对于锅炉控制和燃烧诊断具有重要的意义，它直接影响到煤粉的着火、燃尽以及锅炉的经济性和安全性，同时影响到污染物的排放量。[0